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全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液、离子交换膜及制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-11-17 11:30:27
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-12-01 16:17:20
本发明公开了一种全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液、离子交换膜及制备方法。所述全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液的制备原料包括耦合磷钨酸木质素、全氟磺酸树脂和溶剂；所述耦合磷钨酸木质素和全氟磺酸树脂的质量比为（0.1~15）:100。耦合磷钨酸木质素具有分散性好、亲水性好以及质子传导性高等优点，容易从分子尺度对质子传递通道进行调控，能实现质子快速传输，同时提高全氟磺酸交换膜在高温低湿条件下的保水率，促进了质子交换膜燃料电池产业化的发展。
1.一种全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液，其特征在于，其制备原料包括耦合磷钨酸木质素、全氟磺酸树脂和溶剂；所述耦合磷钨酸木质素和全氟磺酸树脂的质量比为（0.1~15）:100。
2.根据权利要求1所述的全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液，其特征在于，所述耦合磷钨酸木质素的制备原料包括偶联剂改性木质素和磷钨酸水溶液；所述偶联剂改性木质素和磷钨酸水溶液的质量比为1:（10~100）。
3.根据权利要求2所述的全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液，其特征在于，所述偶联剂改性木质素的制备方法为：将木质素、偶联剂加至去离子水和乙醇的混合溶液中，在20~80 ℃、搅拌反应1~24 h，离心、洗涤、干燥后得偶联剂改性木质素。
4.根据权利要求3所述的全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液，其特征在于，所述木质素和偶联剂的质量比为1:（0.1~10）。
离子交换膜基材：
- 选择基材： 选用具有良好耐化学性和机械性能的聚合物基材，如聚四氟乙烯（PTFE）。
涂层处理：
- 涂覆木质素涂膜： 将制备好的全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂膜液涂覆在基材上。
- 交联处理： 可以进行适当的交联处理，提高膜的稳定性和耐久性。
形成离子交换膜：
- 离子交换： 通过全氟磺酸和耦合磷钨酸中的离子交换功能，形成具有离子交换性质的膜。
干燥和固化：
- 使膜干燥和固化： 在适当条件下使膜干燥和固化，确保膜的稳定性。
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原料准备：
- 木质素提取： 从木质废弃物或其他来源提取木质素。
- 全氟磺酸： 准备全氟磺酸作为涂膜液的一部分。
- 耦合磷钨酸： 合成或购买耦合磷钨酸，作为另一部分涂膜液。
涂膜液制备：
- 混合： 在适当的溶剂中混合木质素、全氟磺酸和耦合磷钨酸，确保充分溶解和均匀混合。
- 调整比例： 调整各组分的比例，以获得所需性能和特性的涂膜液。
涂膜过程：
- 基材准备： 准备需要涂膜的基材，如聚合物薄膜。
- 涂覆： 使用涂膜液在基材上均匀涂覆，可以采用刷涂、喷涂等方式。
- 干燥： 使涂膜在适当的温度和湿度条件下干燥，形成全氟磺酸/耦合磷钨酸木质素涂层。
技术转让
通过全氟磺酸和耦合磷钨酸中的离子交换功能，形成具有离子交换性质的膜。在适当条件下使膜干燥和固化，确保膜的稳定性。 使用适当的表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等，对制备的涂膜和离子交换膜进行检测和分析。
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